水工模型试验作业

水工模型试验与数据处理

试验报告

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完成日期：

大连理工大学

目录

实验一底流消能实验 (2)

（一）实验安排 (2)

（二）实验设备与仪器 (2)

（三）实验步骤与方法 (3)

（四）实验数据处理及结果分析 (4)

1、实验数据 (4)

2、理论计算 (5)

3、试验与计算的对比结果 (5)

实验二渗流水电模拟实验 (7)

（一）实验安排 (7)

（二）实验设备与仪器 (7)

（三）实验步骤与方法 (7)

(四)实验数据处理及结果分析 (8)

1、渗流计算 (8)

2、渗流速度的计算 (9)

3、渗流压力的计算： (9)

4、流网图 (10)

实验一 底流消能实验

（一）实验安排

观察、描述底流消能现象，测量一个确定水位下的水跃长度、共轭水深、消能墙高度、消力池长度，并与计算值进行比较，计算消能率。

v t h t c

H 10

h T

v T

l B

c

c

h c

P

H v 0

E 0

图1 试验原理图

（二）实验设备与仪器

a.实验水槽；

b.溢流坝模型；

c.消力坎（消能墙）；

d.电磁流量计；

e.测针。

图2 试验设备图

（三）实验步骤与方法

1、记录相关常数

（1）测量实验水槽槽宽，槽宽为10cm；

（2）记录消力坎坎高 2cm ；

（3）测量槽底高程 35.52cm ，计算坎顶高程 37.52cm ；

（4）测量溢流堰顶高程 45.52cm ，计算溢流堰高 10cm ；

m/3。

（5）打开进水阀放入适量的流量，记录流量计读数7.18h

2、观察溢流坝下游的水面衔接形式

调节尾门，使下游水位抬高，使水流分别产生远驱式水跃、临界水跃、淹没式水跃，观察其现象。

3、放入消力坎（消能墙），调节形成临界水跃

将消力坎放入水流中，调整消力坎，使池内形成稍许淹没的水跃，同时调尾门使墙后与下游的水流衔接为临界水跃或淹没水跃。

4、测量水力要素

（1）上游水深 49.9335.5214.41H cm =-=； （2）收缩断面水深 37.7035.52 2.18c h cm =-=；

(3) 跃后水深 ''

42.1235.52 6.60c h cm =-=；

（4）消力坎上水头 41.8935.52 4.37H cm =-=坎； （5）下游水深 42.0235.52 6.50H cm =-=下； （6）水跃长度 35.7L cm =； （7）消力池池长 37.2B L cm = ； （8）压差计读数 22.421.41H cm ∆=-=. 5、比较与计算

测量水跃长度、共轭水深、消能墙高度、消力池长度，并与计算值进行比较，计算消能率。

6、试验完毕关闭进水阀，整理仪器并清扫场地。 （四）实验数据处理及结果分析

1、实验数据

平均流速 37.18

0.138436000.14410.1

Q m v s A =

==⨯⨯ 上游势能 22

00.13830.14410.1451229.81

v E P m g =+=+=⨯ 下游流速 3

20.9829.810.010.434m

v g H s

ϕ=∆=⨯⨯⨯=下

势能消耗 ()3

22

3

1122 6.60 2.18(''')(')('')() 1.5224'''4 2.18 6.60

j v v h h E h h m cm g g h h αα--∆=+-+===⨯⨯

消能率 2

110

1.5

(%)10.34%14.51

'2j j j E E K v E h g

α∆∆=

=

=

=+

2、理论计算

下游流速 7.180.30236000.0660.1

Q m v s A ===⨯⨯下下 单宽流量 27.180.0199436000.1

c Q m q s B =

==⨯ 由公式 2

02

2c c c

q E h g h ϕ=+ 代入数据迭代得出收缩断面水深0.013c h m = 跃后水深 22

''

3380.01380.01994(11)110.0725229.810.013c c c

c h q h m gh ⎛⎫⨯=+-=⨯+-= ⎪ ⎪⨯⎝⎭

消力坎上水头 223

3

100.019940.0486210.4229.81c

s q H m m g σ⎛⎫⎛⎫===

⎪ ⎪ ⎪⨯⨯⨯⎝⎭⎝⎭

自由水跃长度 ()()''6.9 6.90.07250.0130.4106j c c L h h m =-=⨯-= 消力池长 0.750.750.41060.3080B j L L m ==⨯= 势能消耗

()3

2

2

3

11220.07250.013(''')(')('')()0.0559 5.59224'''40.0130.0725

j v v h h E h h m m cm g g h h αα--∆=+-+==

==⨯⨯消能率 2

110

5.59

(%)38.53%14.51

'2j j j E E K v E h g

α∆∆=

=

=

=+

3、试验与计算的对比结果

试验 计算 收缩断面水深（cm ） 2.18 1.3 跃后水深(cm) 6.6 7.25 水跃长度(cm) 35.7 41.1 消力池长度(cm) 37.2 30.8 下游流速(cm/s) 43.4 30.2 消能率(%)

10.34

38.53